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摘要：文章介绍了气体燃料系统的功能是为燃气轮机燃烧室提供压力、温度满足要求的天然气，以保证燃烧的稳定性、安全性以及排放的低污染性，并能满足机组负荷变化对燃料流量变化的要求。
关键词：燃烧系统；改造
燃料价格的高低直接影响燃机电厂的经济效益，近几年来，燃油价格大幅度上涨，燃气轮机联合循环机组的经营压力日益加大。随着我国天然气产量的不断提高，为已建的烧油燃机电厂改烧天然气创造了条件。
1干式低氮氧化物DLN1.0燃烧系统改造
1.1两种火焰类型和氮氧化物NOX排放的关系
①扩散火焰采用常规燃烧室燃料被100%空气包围，空气和燃料在彼此边界相互扩散，燃烧在扩散区进行，燃料/空气当量比φ约等于1.
—火焰温度高，燃烧很稳定，不易受整體燃料/空气混合当量比φ影响。
—高温产生大量NOX
—CO排放低
②预混火焰采用DLN燃烧室空气和燃料在燃烧区上游完全掺混，进入燃烧区以稀薄贫油方式燃烧，反应在整个火焰区相对均匀发生，此时的燃料/空气化学当量比约等于0.5。
—火焰温度明显下降，NOX排放大大降低
—φ太低=>燃烧不稳定，易产生CO
—φ太高，易产生NOX。
—需对燃烧室作精心调整优化控制
1.2 DLN1燃烧室的主要创新
扩散值班火焰保证燃烧稳定进行优越的稳定性/贫油熄火边界燃料分级适应不同阶段的要求分级稀释降低CO的排放燃烧参数控制维持良好燃烧状态更优化的设计提高部件耐用性
2. 机组启动DLN1燃烧系统动作过程
①从机组点火到机组并网，带少量负荷5～40MW（即TTRF1<899℃/1650℉）的过程，都是“PRIMARY”模式，期间VGC1打开，VGC2、VGC3关闭，燃料全部进入1区，并在1区燃烧，ABCD四个有火焰，EFGH四个没火焰。清吹投入，VA13-13、VA13-14打开，VA13-16关闭。
②当燃机负荷带至40MW-50MW（TTRF1温度升至899℃/1650°F）后，DLN燃烧模式由“PRIMARY”切换到“LEAN-LEAN POS”模式，此时，VGC1打开、VGC2在关闭位逐渐打开，VGC3保持关闭，燃料同时进入1区和2区，并同时在1区和2区燃烧，ABCDEFGH全都有火焰。清吹投入，VA13-13、VA13-14打开，VA13-16关闭。密切注意2区的4个火焰点着火，在“START UP”界面会同时显示8个火焰。如果切换时火焰出现闪烁，应迅速将负荷设定点进一步提高，并观察火焰的情况。如果DLN方式不是“LL-POS”方式，而是“LL-NEG”方式，不要继续升负荷，否则将机组进入“LL-EXTENDED”方式，机组运行在“LL-EXTENDED”方式下会使NOX排放量增加，因此不建议在此方式下运行。此时必须先将负荷降低，使DLN方式退出“LL-NEG”方式，重新进入“LL-POS”方式方可继续升负荷。
③燃机负荷带至70MW-80MW（TTRF1温度升至1077℃/1970°F）后，DLN燃烧方式由“LL-POS”开始向 “PM-SS”方式切换：
a）首先清吹退出，VA13-13、VA13-14关闭，VA13-16打开，然后VGC3在关闭位逐渐打开，VGC1，VGC2逐渐关闭直到完全关闭，此时燃料通过VGC3全部进入2区，并只在2区燃烧，1区由于VGC1完全关闭，没有燃料进入，1区火焰熄灭，画面只有EFGH四个火焰，这个过程称为“SECONDARY TRANSFER”（二级切换）。
b）“SECONDARY TRANSFER”（二级切换）模式完成，VGC1关闭5秒后逐渐打开，同时VGC2也逐渐打开，VGC3逐渐关闭直到完全关闭，然后清吹投入，VA13-13、VA13-14打开，VA13-16关闭。燃料通过VGC1、VGC2分别进入1区、2区，在1区内只发生混合，ABCD无火焰，所有燃烧在2区内进行，EFGH有火焰，这个过程称为“PREMIX TRANSFER”（预混切换）。
c）“PREMIX TRANSFER”（预混切换）模式完成，即进入“PREMIX STEAD-STATE”（预混燃烧），大约80%的燃料通过VGC1进入1区，20%的燃料通过VGC2进入2区，1区 只发生混合，所有燃烧在2区进行，ABCD无火焰，EFGH有火焰，NOX和CO排放达到最佳。
④初级燃烧模式：
a）运行范围：机组从点火到TTRF1=899℃（即从点火至50MW左右，与环温有关）；
b）燃料分配：100%的燃料经一级喷嘴进入燃烧室一区燃烧；
c）火焰分布：燃烧室#1区有火、#2区无火；
⑤贫贫燃烧模式：
a）切换点： TTRF1≥899℃即开始由初级燃烧向贫贫燃烧切换；（约50MW左右，与环温有关）
b）运行范围：TTRF1在899℃～1076℃之间；（约50MW～78MW之间，与环温有关）；
c）燃料分配：70%的燃料经一级喷嘴进入燃烧室一区燃烧；30%的燃料经二级喷嘴进入燃烧室二区燃烧；
d）火焰分布：燃烧室#1区有火、#2区有火；
⑥次级切换模式：
a）切换点： TTRF1≥1076℃即开始由贫贫燃烧向次级切换模式转换；（约78MW左右，与环温有关）
b）运行范围：动态过程，持续时间约26秒；
c）燃料分配：清吹系统退出，一级喷嘴燃料量逐渐减小，直到全关；切换喷嘴燃料量逐步增大，维持火焰稳定；
d）火焰分布：燃烧室#1区火焰强度减小，直至熄火；#2区火焰强度增大；
⑦预混切换模式：
a）切换点： #1区火焰熄灭后即开始向预混切换模式转换；
b）运行范围：动态过程，持续时间约26秒；
c）燃料分配：一级喷嘴燃料量逐渐增大；切换喷嘴燃料量逐步减小直到为零；清吹系统投入；
d）火焰分布：燃烧室#1区无火焰；#2区有火；
⑧预混稳定模式：
a）切换点：清吹投入，预混切换结束即进入预混稳定燃烧模式；
b）运行范围：约由80MW到BASE LOAD，与环温有关；
c）燃料分配：80%的燃料经一级喷嘴进入燃烧室一区预混后进入二区燃烧；20%的燃料经二级喷嘴进入燃烧室二区燃烧稳定火焰；清吹系统运行正常；
d）火焰分布：燃烧室#1区无火焰；#2区有火；
3结论
文章经过燃料系统改造，机组的折算供电煤耗由原来的300克/千瓦时左右下降为280克/千瓦时，运行中烟气SO2浓度由400～500mg/m2减少为5mg/m2左右，NOx也从300～400mg/m2减少为10mg/m2左右，取得了良好的经济效益和社会效益。
关键词：燃烧系统；改造
燃料价格的高低直接影响燃机电厂的经济效益，近几年来，燃油价格大幅度上涨，燃气轮机联合循环机组的经营压力日益加大。随着我国天然气产量的不断提高，为已建的烧油燃机电厂改烧天然气创造了条件。
1干式低氮氧化物DLN1.0燃烧系统改造
1.1两种火焰类型和氮氧化物NOX排放的关系
①扩散火焰采用常规燃烧室燃料被100%空气包围，空气和燃料在彼此边界相互扩散，燃烧在扩散区进行，燃料/空气当量比φ约等于1.
—火焰温度高，燃烧很稳定，不易受整體燃料/空气混合当量比φ影响。
—高温产生大量NOX
—CO排放低
②预混火焰采用DLN燃烧室空气和燃料在燃烧区上游完全掺混，进入燃烧区以稀薄贫油方式燃烧，反应在整个火焰区相对均匀发生，此时的燃料/空气化学当量比约等于0.5。
—火焰温度明显下降，NOX排放大大降低
—φ太低=>燃烧不稳定，易产生CO
—φ太高，易产生NOX。
—需对燃烧室作精心调整优化控制
1.2 DLN1燃烧室的主要创新
扩散值班火焰保证燃烧稳定进行优越的稳定性/贫油熄火边界燃料分级适应不同阶段的要求分级稀释降低CO的排放燃烧参数控制维持良好燃烧状态更优化的设计提高部件耐用性
2. 机组启动DLN1燃烧系统动作过程
①从机组点火到机组并网，带少量负荷5～40MW（即TTRF1<899℃/1650℉）的过程，都是“PRIMARY”模式，期间VGC1打开，VGC2、VGC3关闭，燃料全部进入1区，并在1区燃烧，ABCD四个有火焰，EFGH四个没火焰。清吹投入，VA13-13、VA13-14打开，VA13-16关闭。
②当燃机负荷带至40MW-50MW（TTRF1温度升至899℃/1650°F）后，DLN燃烧模式由“PRIMARY”切换到“LEAN-LEAN POS”模式，此时，VGC1打开、VGC2在关闭位逐渐打开，VGC3保持关闭，燃料同时进入1区和2区，并同时在1区和2区燃烧，ABCDEFGH全都有火焰。清吹投入，VA13-13、VA13-14打开，VA13-16关闭。密切注意2区的4个火焰点着火，在“START UP”界面会同时显示8个火焰。如果切换时火焰出现闪烁，应迅速将负荷设定点进一步提高，并观察火焰的情况。如果DLN方式不是“LL-POS”方式，而是“LL-NEG”方式，不要继续升负荷，否则将机组进入“LL-EXTENDED”方式，机组运行在“LL-EXTENDED”方式下会使NOX排放量增加，因此不建议在此方式下运行。此时必须先将负荷降低，使DLN方式退出“LL-NEG”方式，重新进入“LL-POS”方式方可继续升负荷。
③燃机负荷带至70MW-80MW（TTRF1温度升至1077℃/1970°F）后，DLN燃烧方式由“LL-POS”开始向 “PM-SS”方式切换：
a）首先清吹退出，VA13-13、VA13-14关闭，VA13-16打开，然后VGC3在关闭位逐渐打开，VGC1，VGC2逐渐关闭直到完全关闭，此时燃料通过VGC3全部进入2区，并只在2区燃烧，1区由于VGC1完全关闭，没有燃料进入，1区火焰熄灭，画面只有EFGH四个火焰，这个过程称为“SECONDARY TRANSFER”（二级切换）。
b）“SECONDARY TRANSFER”（二级切换）模式完成，VGC1关闭5秒后逐渐打开，同时VGC2也逐渐打开，VGC3逐渐关闭直到完全关闭，然后清吹投入，VA13-13、VA13-14打开，VA13-16关闭。燃料通过VGC1、VGC2分别进入1区、2区，在1区内只发生混合，ABCD无火焰，所有燃烧在2区内进行，EFGH有火焰，这个过程称为“PREMIX TRANSFER”（预混切换）。
c）“PREMIX TRANSFER”（预混切换）模式完成，即进入“PREMIX STEAD-STATE”（预混燃烧），大约80%的燃料通过VGC1进入1区，20%的燃料通过VGC2进入2区，1区 只发生混合，所有燃烧在2区进行，ABCD无火焰，EFGH有火焰，NOX和CO排放达到最佳。
④初级燃烧模式：
a）运行范围：机组从点火到TTRF1=899℃（即从点火至50MW左右，与环温有关）；
b）燃料分配：100%的燃料经一级喷嘴进入燃烧室一区燃烧；
c）火焰分布：燃烧室#1区有火、#2区无火；
⑤贫贫燃烧模式：
a）切换点： TTRF1≥899℃即开始由初级燃烧向贫贫燃烧切换；（约50MW左右，与环温有关）
b）运行范围：TTRF1在899℃～1076℃之间；（约50MW～78MW之间，与环温有关）；
c）燃料分配：70%的燃料经一级喷嘴进入燃烧室一区燃烧；30%的燃料经二级喷嘴进入燃烧室二区燃烧；
d）火焰分布：燃烧室#1区有火、#2区有火；
⑥次级切换模式：
a）切换点： TTRF1≥1076℃即开始由贫贫燃烧向次级切换模式转换；（约78MW左右，与环温有关）
b）运行范围：动态过程，持续时间约26秒；
c）燃料分配：清吹系统退出，一级喷嘴燃料量逐渐减小，直到全关；切换喷嘴燃料量逐步增大，维持火焰稳定；
d）火焰分布：燃烧室#1区火焰强度减小，直至熄火；#2区火焰强度增大；
⑦预混切换模式：
a）切换点： #1区火焰熄灭后即开始向预混切换模式转换；
b）运行范围：动态过程，持续时间约26秒；
c）燃料分配：一级喷嘴燃料量逐渐增大；切换喷嘴燃料量逐步减小直到为零；清吹系统投入；
d）火焰分布：燃烧室#1区无火焰；#2区有火；
⑧预混稳定模式：
a）切换点：清吹投入，预混切换结束即进入预混稳定燃烧模式；
b）运行范围：约由80MW到BASE LOAD，与环温有关；
c）燃料分配：80%的燃料经一级喷嘴进入燃烧室一区预混后进入二区燃烧；20%的燃料经二级喷嘴进入燃烧室二区燃烧稳定火焰；清吹系统运行正常；
d）火焰分布：燃烧室#1区无火焰；#2区有火；
3结论
文章经过燃料系统改造，机组的折算供电煤耗由原来的300克/千瓦时左右下降为280克/千瓦时，运行中烟气SO2浓度由400～500mg/m2减少为5mg/m2左右，NOx也从300～400mg/m2减少为10mg/m2左右，取得了良好的经济效益和社会效益。